בחלקה החיצוני של מערכת השמש, מעבר למסלולו של נפטון, שוכן אזור מחלחל על ידי חפצי שמים וכוכבי לכת מינוריים. אזור זה ידוע בכינויו "חגורת קויפר", והוא נקרא לכבוד האסטרונום של המאה העשרים, שהשערה על קיומו של דיסק כזה עשרות שנים לפני שנצפה. הדיסק הזה, הוא טען, היה מקורו של כוכבי השביט של מערכות סולאריות רבות, והסיבה שלא היו כוכבי לכת גדולים מעבר לנפטון.
ג'רארד קויפר נחשב בעיני רבים גם כ"אבי המדע הפלנטרי ". במהלך שנות ה -60 וה -70, הוא מילא תפקיד מכריע בהתפתחות האסטרונומיה המוטסת באינפרא אדום, טכנולוגיה שהובילה לתגליות מרכזיות רבות שהיו בלתי אפשריות באמצעות מצפה כוכבים מבוסס-קרקע. במקביל, הוא עזר לקטלג אסטרואידים, סקר את הירח, מאדים ומערכת השמש החיצונית וגילה ירחים חדשים.
חיים מוקדמים:
ג'רארד קיפר, לבית חרט קיפר, נולד ב- 7 בדצמבר 1905, בכפר הרנקרספל בצפון הולנד. בילדותו היה לו ראייה חדה במיוחד, והיה מסוגל לראות בעוצמה עירומה בערך 7.5 כוכבים (שהם פי ארבעה חלשים יותר מרוב הכוכבים הנראים לעין בלתי מזוינת). ראייתו הנלהבת דרבנה את התעניינותו באסטרונומיה, דבר שהיה ניכר מגיל צעיר.
חינוך:
בשנת 1924 החל קיפר ללמוד באוניברסיטת ליידן, שם למד גם האסטרונום ההולנדי המפורסם במאה ה -17 כריסטיאן הויגנס. באותה תקופה התכנסו באוניברסיטה מספר גדול מאוד של אסטרונומים, וקויפר המשיך להתיידד עם רבים מהם. בין מוריו היו גם האסטרונום ההולנדי ג'אן אוורט (שנקרא על שמו ענן אוורט) ופול ארנפסט, הפיזיקאי האוסטרי-הולנדי שפיתח את תורת מעבר השלבים של מכניקת הקוונטים.
בשנת 1927 קיבל את התואר הראשון שלו. באסטרונומיה ונכנס ישר ללימודי התואר הראשון. בשנת 1933 סיים את עבודת הדוקטורט שלו על כוכבים בינאריים ואז נסע לקליפורניה כדי להיות עמית במצפה הכוכבים ללק. בשנת 1935 עזב לעבוד במצפה הכוכבים במכללת הרווארד, שם הכיר את אשתו לעתיד, שרה פרקר פולר. השניים התחתנו ב- 20 ביוני 1936.
הישגים באסטרונומיה:
בשנת 1937, קיפר נכנס לתפקיד במצפה הירק באוניברסיטת שיקגו והפך לאזרח אמריקני. במהלך העשורים הבאים הוא השתתף בסקרים אסטרונומיים רבים וגילה תגליות רבות שקידמו את תחום המדע הפלנטרי. הראשון הגיע בין 1944 ל -1947, תוך כדי תצפיות על מאדים ועל מערכת השמש החיצונית.
באמצעות טלסקופים מבוססי קרקע, קיפר אישר את קיומה של אווירה עשירה במתאן מעל טיטאן (הירח הגדול ביותר של שבתאי). בשנת 1947 הוא השתמש בשיטות דומות כדי לגלות כי פחמן דו חמצני היה מרכיב עיקרי באטמוספירה של מאדים. באותה שנה הוא חזה שטבעות שבתאי מורכבות בעיקר מחלקיקי קרח, וגילה את מירנדה, הירח החמישי של אורנוס.
בשנת 1949 יזם קויפר את סקר האסטרואידים ירקס-מקדונלד, מחקר פוטומטרי של אסטרואידים שנערכו על ידי אוניברסיטת שיקגו ואוניברסיטת טקסס באוסטין, שנמשך בין 1950 ל -1952. באותה תקופה, הסקר הוגבל לכדי 16 אסטרואידים בעוצמה. , אך גם סלל את הדרך לסקר פלומר-ליידן, שאותו יזם גם קיפר, בשנת 1961.
מאמץ שיתופי זה כלל את המעבדה לונאר ופלנטרית (LPL) באריזונה, מצפה הכוכבים פאלומר בסן דייגו, ומצפה הכוכבים ליידן בהולנד (Alma Mater של קויפר). בסקר זה נעשה שימוש בצלחות תצלום שצילם ה- LPL עם מצלמת שמידט בגודל 48 אינץ 'במצפה הכוכבים פאלומר.
לאחר שהתגלו כוכבי לכת מינוריים (ואסטרואידים בהיקפים גדולים מ -20), חישבו יסודות המסלול שלהם במצפה סינסינטי, עם כל שאר ההיבטים של התוכנית - כולל ניתוח התצלומים - שנערכו במצפה ליידן. סקר זה הביא לגילוי מספר גדול של אסטרואידים, כאשר התגלו בערך 200-400 אסטרואידים בכל צלחת, ובסך הכל נעשה שימוש ב -130 צלחות.
בשנת 1956 הוכיח קויפר כי גלידות הקוטב של מאדים לא היו מורכבות מפחמן דו חמצני, כפי שחשבו בעבר, ובמקום זאת הורכבו מקרח מים. בשנות ה -60 סייע קויפר גם בזיהוי אתרי נחיתה על הירח לתוכנית אפולו, ואף ניבא כיצד ייראה פני השטח של הירח ללכת עליו. טענותיו כי משטח הירח יהיה "כמו שלג פריך" אושרו בשנת 1969 על ידי האסטרונאוט ניל ארמסטרונג.
זה היה בשנות השישים של המאה העשרים גם קיפר תרם את תרומותיו הזרעיות להתפתחות האסטרונומיה המוטסת באינפרא אדום. בשנת 1967, ארבעה מטוסי סילון המנוע Convair 990 של נאס"א הפכו לזמינים באמצעות טלסקופ המשולב, ששימש לביצוע מחקרי אינפרא אדום בגובה של 12,192 מטר (40,000 רגל). קויפר השתמש בה בהרחבה כדי לבצע מחקרים ספקטרוסקופיים של השמש, הכוכבים וכוכבי הלכת הסולאריים.
קויפר בילה את מרבית הקריירה שלו באוניברסיטת שיקגו, אך עבר לטוסון, אריזונה, בשנת 1960 כדי להקים את המעבדה לונרית ופלנטרית באוניברסיטת אריזונה. לעמיתיו, ג'רארד היה ידוע בבוס תובעני, ששגרת חייו כללה עבודה קשה ושעות ארוכות. דייל קרוששנק, מדען עמית שעבד ב- LPL תחת קיפר, טען כי:
"הוא עבד קשה מאוד בעצמו, והוא דרש את אותה מסירות, מסירות ורצינות מכל הסובבים אותו. אם הם לא נתנו את זה, או אם הם לא הופיעו, הם ברחו ממנו. זה חל על סטודנטים. זה חל גם על עמיתי סגל, מקורבים טכניים ומהנדסים - כל מי שסביבו. אבל באותו זמן היה לו צד הומוריסטי, צד חם, צד אישי שמושך מבחינות מסוימות. "
אך למרות שהיה קשה לעבוד איתו, קיפר היה ידוע גם כמי שיש לו צד חם וחוש הומור. הוא גם התגאה בכך שהוא בקיא ומקיף את עצמו באנשים שיודעים דברים שהוא לא עשה. קויפר היה מנהל המעבדה עד מותו בשנת 1973.
חגורת קויפר:
על קיומה של אפשרי של אוכלוסיית חפצים טרנס-נפטונית נערך השערה מאז זמן קצר לאחר גילויו של פלוטו בשנת 1930. אחד הראשונים היה האסטרונום ארמין או לאושנר, שבשנת 1930 הציע כי פלוטו "עשוי להיות אחד מהרבים הארוכים- תקופת עצמים פלנטריים שטרם התגלו. "
בשנת 1943, ב כתב העת של האגודה האסטרונומית הבריטית, קנת אדג'ורת 'התייחס עוד יותר לנושא בטענה כי החומר בתוך ערפילית השמש הקדומה מעבר לנפטון היה מרווח לרווחה מכדי להתעבות לכוכבי לכת, וכך די התמצה לכדי שלל גופים קטנים יותר.
בשנת 1951, במאמר לכתב העת אסטרופיזיקהג'רארד קויפר העלה השערה כיצד דיסק דומה יכול היה להיווצר בתחילת ההתפתחות של מערכת השמש. לעיתים אחד האובייקטים מהדיסק הזה היה משוטט אל מערכת השמש הפנימית והופך לשביט, כך טען, ובכך מסביר את מקורם של שביטים תוך שהוא מציע גם הסבר מדוע אין כוכבי לכת גדולים מעבר לנפטון.
עם זאת, עברו עשרות שנים רבות עד שהוכח קיומו של דיסק זה ושמו ניתן לו. הצעד הראשון הגיע בשנת 1980, כאשר האסטרונום האורוגוואי חוליו פרננדס הגיש מאמר להודעות החודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה ובו השער כי חגורת שביט שנמצאת בין 35 ל 50 AU הייתה חייבת לתת דין וחשבון למספר השביטים שנצפה. . זה היה העיתון הזה שאסטרונומים מאוחר יותר היו מושכים עליו כשהגיע הזמן לקרוא לחגורה.
בשנת 1987 החל האסטרונום דייוויד יהודי מ MIT והסטודנט לתואר שני ג'יין לוו להשתמש בטלסקופים במצפה הכוכב הלאומי קיט באריזונה ובמצפה הכוכבים הבין-אמריקני Cerro Tololo בצ'ילה כדי לחפש במערכת השמש החיצונית. לאחר חמש שנים של חיפושים, ב- 30 באוגוסט 1992, הודיעו ג'ואיט ולו על "גילוי האובייקט של חגורת חגורת קיפר" (15760) QB1 1992. כעבור חצי שנה הם גילו חפץ שני באזור (181708) 1993 FW, ורבים נוספים עקבו אחר כך.
באופן דומה, בשנת 1988, צוות אסטרונומים קנדי (צוות של מרטין דאנקן, טום קווין וסקוט טרמיין) החל להפעיל הדמיות ממוחשבות שקבעו כי ענן Oort אינו יכול לתת דין וחשבון לכל שבטי התקופה הקצרה. עם "חגורה", כפי שתיאר זאת פרננדס, הוסיף לפורמולות, ההדמיות תואמות תצפיות.
במאמרם משנת 1988, Tremaine ועמיתיו התייחסו לאזור ההיפותטי שמעבר לנפטון כ"חגורת קויפר ", ככל הנראה בגלל העובדה שפרננדז השתמש במילים" קיפר "ו" חגורת שביט" במשפט הפתיחה של העיתון שלו. בעוד שזה נותר השם הרשמי, אסטרונומים משתמשים לפעמים בשם האלטרנטיבי "חגורת אדווורת '-קויפר" כדי לזקוף את אדג'ורת' על עבודתו התיאורטית הקודמת.
מוות ומורשת:
ג'רארד קויפר נפטר בשנת 1973 בעת שהיה בחופשה עם אשתו במקסיקו, שם לקה בהתקף לב קטלני. בגלל הישגיו הרבים וההיסטוריה הארוכה בעבודתו בתחום האסטרונומיה הוא זכה לשבחים רבים במהלך השנים. אלה כוללים קריאת חגורת קויפר לכבודו, כמו גם שמות של עצם חגורת האסטרואידים 2520 P – L על שמו (aka. 1776 Kuiper).
שלושה מכתשים נקראו לכבודו גם - מכתש קויפר בירח, מכתש קויפר במאדים ומכתש קויפר בכספית. בזכות עבודתו באסטרונומיה מוטסת, מצפה הכוכבים המוטל כעת של נאס"א (Kuiper Airborne Observatory) (KAO) - מטוס Starheif C-141A שהשתנה מאוד ונשא טלסקופ של 91.5 ס"מ (36 אינץ ') נקרא גם על שמו.
גם פרס קויפר נקרא על שמו, והוא הפרס הנחשב ביותר שניתן על ידי המחלקה למדעים פלנטריים של האגודה האסטרונומית האמריקאית. הפרס מוענק מדי שנה למדענים שהישגי חייהם קידמו את הבנתנו במדעי הפלנטה.
הזוכים בפרס זה כוללים את קרל סייגן, ג'יימס ואן אלן (גילוי חגורת הקרינה של ואן אלן סביב כדור הארץ) ויוג'ין שומייקר (שגילה יחד את סנדל השביט – לוי 9 עם אשתו קרולין ס. סנדלר ודוד ה. לוי).
בגלל המנהיגות המסורה שלו במעבדה לונאר ופלנטרית, נקרא לכבודו אחד משלושת המבנים המרכיבים את המתקן (בניין מדעי החלל קויפר, המוצג לעיל). ומאה שנה אחרי לידתו של ג'רארד, נאס"א אופקים חדשים המשימה הייתה בדרך לאזור חגורת קויפר במערכת השמש שלנו, כחלק ממשימתה ללמוד את פלוטו ואת ירחו.
ד"ר ריצ'רד בינזל, החוקר השותף והפרופסור במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT), הודה במצבו של המדריך. "קויפר היה בין המדענים הראשונים שהתמקדו כמעט אך ורק בחקר תכונותיהם של כוכבי לכת," אמר. "עבודתו הניחה את הבסיס למשימות החלליות של סוף המאה העשרים ותחילת המאה העשרים."
במהלך חייו קיבל קויפר גם תגמולים רבים בהוקרתו על עבודתו. בשנת 1947 הוענק לו פרס ז'ול ג'אנסן על ידי האגודה האסטרונומית הצרפתית, שזה כבודם הגדול ביותר. בשנת 1959 העניקה לו האגודה האסטרונומית האמריקאית את הרצאת הנרי נוריס ראסל, כהוקרה על שנות מחקרו האסטרונומיות הרבות. ובשנת 1971 קיבל קויפר את מדליית הזהב של קפלר מהאגודה האמריקאית לקידום המדע ומכון פרנקלין.
כשאנחנו מתקדמים בחקירתנו במערכת השמש, איננו יכולים להתכחש לחוב הגדול שאנו חייבים לג'רארד קיפר. מה שאנחנו יודעים על מאדים וטיטאן, וההתנהלות הפוטנציאלית שלהם, נשען על עבודתו של קויפר באסטרונומיה אינפרא אדום וספקטרוסקופית. בלעדיו, משימות אפולו אולי לא היו קרות, והידע שלנו על אסטרואידים ומערכת השמש החיצונית היה מצטמצם מאוד.
אפשר לדמיין שכאשר אנו מתחילים ללמוד את חגורת קויפר ביתר פירוט, ונתחיל לקטלג את האובייקטים הרבים, הרבים שבתוכם, שרבים ישאו שמות שקוראים לראשו של קויפר הגדול המנוח.
כתבנו מאמרים רבים על ג'רארד קיפר עבור מגזין החלל. הנה מאמר על חגורת קויפר, והנה מאמר על השערת הפרוטופלנט.
אם תרצה לקבל מידע נוסף על ג'רארד קיפר, עיין במאמר של נאס"א בדף ג'רארד קיפר ומעבדת הירח והפלנטרית עליו.
הקלטנו גם פרק שלם של אסטרונומיה יצוקה שכולל פלנטות גמד. האזינו כאן, פרק 194: כוכבי לכת גמדים.
